浙理工團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)構(gòu)筑具有不同結(jié)晶核的二維納米材料，可作為藥物遞送載體

" 通俗來說，結(jié)晶驅(qū)動(dòng)自組裝方法的過程與搭積木類似。如果積木塊的形狀相似，搭建難度相對(duì)較低，如果形狀差異較大，搭建過程就比較困難，有可能需要選擇各種各樣的組裝方法。

(資料圖片僅供參考)

我們通過這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，組裝的順序、快慢等因素，對(duì)材料的制備和最終圖案的呈現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生非常大的影響。如何將材料制備得精準(zhǔn)和精美，是我們在這項(xiàng)研究中需要解決的一個(gè)問題。" 浙江理工大學(xué)副教授表示。

圖丨團(tuán)隊(duì)合照（來源：童再再）

我們初中就開始接觸關(guān)于納米的知識(shí)。作為物質(zhì)的長度單位，1 納米等于 10-9 米。對(duì)于材料來說，其只要在某一個(gè)維度上的尺寸是納米級(jí)別，就屬于納米材料。

要想在如此小的尺寸范圍下，對(duì)材料的尺寸、形狀、多層次的組分等進(jìn)行精確控制，是一個(gè)非常困難的挑戰(zhàn)。

不過，目前已經(jīng)出現(xiàn)了一種具有發(fā)展?jié)摿Φ氖侄危床捎没钚越Y(jié)晶驅(qū)動(dòng)自組裝方法，通過兩親性聚合物的種子生長，來實(shí)現(xiàn)一維和二維核殼結(jié)構(gòu)的膠束組裝。然而，外延生長過程通常限制在結(jié)晶組分相同的聚合物材料上，制備具有不同結(jié)晶核組分的復(fù)雜納米粒子往往比較困難。

近期，團(tuán)隊(duì)提出了一種通用方法，制備了具有獨(dú)特成分的分段式二維納米材料，其中結(jié)晶核心區(qū)域是由不同疏水性的聚酯構(gòu)成，在堿性條件下能夠表現(xiàn)出空間特定的選擇性降解。

圖丨由四種不同的聚內(nèi)酯形成的二維片狀嵌段共膠束（來源：Nature Chemistry）

據(jù)介紹，該團(tuán)隊(duì)制備出的二維片狀膠束，能在以下幾個(gè)方面獲得應(yīng)用。

第一，由于納米材料具有超大的比表面積，因此該材料可以作為一種具有良好性能的催化載體。第二，該材料在堿性或酸性條件下，能夠進(jìn)行持續(xù)緩慢地降解，所以，也能在藥物的長效釋放和智能釋放領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景，比如作為藥物遞送載體，用于不同藥物的負(fù)載。

2023 年 4 月 20 日，相關(guān)論文以《具有組成不同和可選擇性降解核心的均勻分段片狀膠束》（Uniform segmented platelet micelles with compositionally distinct and selectively degradable cores）為題在 Nature Chemistry 上發(fā)表 [ 1 ] 。

圖丨相關(guān)論文（來源：Nature Chemistry）

副教授為該論文的第一作者，英國伯明翰大學(xué)安德魯 · P · 達(dá)夫（Andrew P. Dove）教授、瑞秋 · K · 奧萊利（Rachel K. O ’ Reilly）教授，以及加拿大維多利亞大學(xué)伊恩 · 曼納斯（Ian Manners）教授擔(dān)任論文的共同通訊作者。

據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)出的方法，可以應(yīng)用于不同的可結(jié)晶的均聚物或嵌段共聚物共混物組合中，對(duì)未來設(shè)計(jì)和制備具有不同功能的核殼納米顆粒來說，具有重要的指導(dǎo)意義。

圖丨通過連續(xù)種子生長制備具有不同結(jié)晶核組分的 2D ABC 三嵌段片狀膠束（來源：Nature Chemistry）

表示：" 這項(xiàng)研究主要從結(jié)晶動(dòng)力學(xué)角度闡明了控制異質(zhì)附生生長的條件，得出的晶體附生生長的規(guī)律具有普適性，這極大地豐富了制備二維納米材料的組分。舉例來說，由結(jié)晶控制的多組分的納米材料的制備需要滿足一定的條件，即相似的晶體學(xué)結(jié)構(gòu)、良好的鏈段相容性。"

不僅如此，該研究還有助于推動(dòng)功能材料取得重要突破，比如對(duì)異質(zhì)結(jié)能夠進(jìn)行良好的控制。

" 從結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的角度來看，其控制的結(jié)晶過程也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該類二維納米材料穩(wěn)定性的調(diào)控。基于此，我們希望今后可以在低溫或快速結(jié)晶的條件下，制備出遠(yuǎn)離平衡態(tài)的晶體，并使其能在熱力學(xué)的驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)生一系列自發(fā)結(jié)構(gòu)演化的行為。" 說。

在本項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)主要基于結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的角度，對(duì)結(jié)晶規(guī)律進(jìn)行了闡述。未來，他們還計(jì)劃從結(jié)晶熱力學(xué)角度入手開展相關(guān)研究，比如探究組裝基元之間的匹配性對(duì)后續(xù)組裝所產(chǎn)生的影響。

高分子材料結(jié)構(gòu)，尤其是高分子結(jié)晶，是一個(gè)非常傳統(tǒng)的研究領(lǐng)域。其過程非常抽象，研究人員看不見、摸不著，只能根據(jù)所觀察到的現(xiàn)象，通過科學(xué)理論或想象來驗(yàn)證一些模型。

表示，在基礎(chǔ)研究方面，其和團(tuán)隊(duì)希望能通過新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、新機(jī)理的闡述和新見解的提出，推動(dòng)高分子物理或高分子結(jié)晶領(lǐng)域進(jìn)一步向前發(fā)展。同時(shí)，他們也希望在應(yīng)用方面，利用所制備出的材料做更多的實(shí)際應(yīng)用，尤其是在藥物載體方面。

參考資料：

1. Tong, Z., Xie, Y., Arno, M.C. et al. Uniform segmented platelet micelles with compositionally distinct and selectively degradable cores. Nature Chemistry. 15, 824-831 ( 2023 ) . https://doi.org/10.1038/s41557-023-01177-2

排版：劉雅坤